一種鐵路鋼軌耐大氣腐蝕合金化裝置及工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬表面技術(shù)和鐵路通號(hào)工程領(lǐng)域，具體涉及一種鐵路鋼軌耐大氣腐蝕合金化裝置及工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵路鋼軌在自然環(huán)境中遭受大氣腐蝕后，產(chǎn)生FeOOH/Fe304氧化膜使鋼軌表面導(dǎo)電率將低至10_7s.cnT1，在車流量較少的牽出線、側(cè)線、盡頭線和渡線等專用線股道區(qū)段，F(xiàn)eOOH/Fe304氧化膜穩(wěn)固存在，常使軌道電路輪-軌接觸電阻高達(dá)5 X 10 5 μ Ω，從而造成軌道電路分路不良。由此可見，無氧化物Fe3O4的鋼軌表面比去防鐵銹FeooH的更能從材料本質(zhì)上消除軌道電路分路不良。另一方面，隨著鐵路通號(hào)工程和高鐵技術(shù)的發(fā)展，去防鐵銹FeooH整治軌道電路分路不良的可靠性面臨新的挑戰(zhàn)。隨著鐵路重載提速，運(yùn)輸繁忙，要求鐵路現(xiàn)場(chǎng)“天窗點(diǎn)”檢修時(shí)間縮短，整治軌道電路分路不良的作業(yè)效率高、持久耐用、對(duì)環(huán)境無污染；其次，軌道電路區(qū)段附近的環(huán)境比較復(fù)雜。地溝、路基護(hù)坡和高架等多見。不便于設(shè)施的現(xiàn)場(chǎng)吊裝和運(yùn)轉(zhuǎn)，因而對(duì)整治軌道電路分路不良的工程可操作性提出了新的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種鐵路鋼軌耐大氣腐蝕合金化裝置及工作方法，以消除鐵路軌道電路分路不良的工程技術(shù)。
[0004]為了達(dá)到上述目的，一種鐵路鋼軌耐大氣腐蝕合金化裝置，包括順次連接的磨料加工裝置、注入裝置和磨損加工裝置；
[0005]所述磨料加工裝置包括前端色譜儀和后端色譜儀，前端色譜儀和后端色譜儀之間連接有光電傳感器，光電傳感器還連接有能夠與鋼軌接觸的研磨具；
[0006]所述注入裝置包括雙CMT電源，雙CMT電源連接氫氣罐和變頻控制機(jī)械裝置，變頻控制機(jī)械裝置接地，氫氣罐連接作為電場(chǎng)陽(yáng)極的防銹合金罐，防銹合金罐下部開設(shè)有能夠接觸鋼軌的開口；
[0007]所述磨損加工裝置包括位移傳感器，位移傳感器連接數(shù)控裝置，位移傳感器下部連接有能夠與鋼軌接觸的磨料磨損具。
[0008]所述磨料加工裝置、注入裝置和磨損加工裝置均設(shè)置在能夠在鋼軌上移動(dòng)的底座板上。
[0009]一種鐵路鋼軌耐大氣腐蝕合金化裝置的工作方法，包括以下步驟:
[0010]步驟一:通過磨料加工裝置，前端色譜儀采集鋼軌顏色，光電傳感器判斷，磨料具磨掉鋼軌表面覆蓋的氧化物，后端色譜儀再次采集鋼軌顏色進(jìn)行確認(rèn)，直至將橙紅色FeooH和青灰色Fe3O4逐級(jí)去除直至顯露白色鋼軌的鋼光澤，形成無氧化物的鋼軌表面，為合金化可靠性的前提；
[0011]步驟二:以還原性H2作電場(chǎng)介質(zhì)，將防銹合金作電場(chǎng)陽(yáng)極，整合CMT電源70?80/s機(jī)械脈沖，80?60/s電磁脈沖機(jī)能，在軌道電路區(qū)段實(shí)現(xiàn)冷過渡氣體保護(hù)合金化，將防銹合金投射注入進(jìn)無氧化物鋼軌表面；變頻控制機(jī)載裝置在軌距1435+lOmm的軌道電路區(qū)段自適應(yīng)運(yùn)行，沿鋼軌表層生成冶金結(jié)合耐大氣腐蝕合金；
[0012]步驟三:磨損加工裝置在軌面注入冶金結(jié)合耐大氣腐蝕合金后對(duì)軌面合金層實(shí)施“緊急機(jī)械處理”，在加工軌面精度到0.3mm?0.5mm的同時(shí)，機(jī)械摩擦熱對(duì)軌面合金層緩冷，機(jī)械振動(dòng)松弛合金層內(nèi)應(yīng)力，最終實(shí)現(xiàn)了鐵路鋼軌耐大氣腐蝕合金化的高可靠性。
[0013]所述步驟二中，防銹合金為能顯著提高Fe的電極電位的N1、Cr、Cu和Si。
[0014]所述步驟二中，合金化在鋼軌中心線外側(cè)區(qū)域范圍實(shí)施，沿軌面線性遞進(jìn)速度80m/h?110m/h，合金層深小于1_，寬度5_?6_，以寬深比3?7匹配組合工藝參數(shù)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明首先通過磨料加工裝置去除鋼軌表面覆蓋的氧化物，再通過注入裝置將防銹合金投射注入進(jìn)無氧化物鋼軌表面，最后磨損加工裝置對(duì)軌面合金層實(shí)施“緊急機(jī)械處理”，本發(fā)明線性遞進(jìn)作業(yè)方式的工程可操作性極強(qiáng)，不論路況多么復(fù)雜，均可方便地隨時(shí)上道，實(shí)地快捷地組合成集去除氧化物-合金化-可靠性處理為一體的消除軌道電路分路不良的工程技術(shù)系統(tǒng)，作業(yè)效率80m/h?110m/h，作業(yè)時(shí)鋼軌表面溫度在100°C以下，對(duì)鋼軌的理化、力學(xué)性能無影響，鋼軌的疲勞壽命多200萬次，實(shí)地通過車輛高速?zèng)_擊耐碾壓300萬軸以上，不剝離、未脫落，軌道電路分路殘壓穩(wěn)定在正常值范圍。
[0016]進(jìn)一步是，本發(fā)明采用的N1、Cr、Cu和Si合金與鋼軌結(jié)合強(qiáng)度高，可靠性好。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0019]參見圖1，一種鐵路鋼軌耐大氣腐蝕合金化裝置，包括順次連接的磨料加工裝置、注入裝置和磨損加工裝置，磨料加工裝置、注入裝置和磨損加工裝置均設(shè)置在能夠在鋼軌I上移動(dòng)的底座板上；
[0020]磨料加工裝置包括前端色譜儀2-1和后端色譜儀2-2，前端色譜儀2-1和后端色譜儀2-2之間連接有光電傳感器3，光電傳感器3還連接有能夠與鋼軌I接觸的研磨具4 ；
[0021]注入裝置包括雙CMT電源7，雙CMT電源7連接氫氣罐6和變頻控制機(jī)械裝置8，變頻控制機(jī)械裝置8接地，氫氣罐6連接作為電場(chǎng)陽(yáng)極的防銹合金罐5，防銹合金罐5下部開設(shè)有能夠接觸鋼軌I的開口；
[0022]磨損加工裝置包括位移傳感器9，位移傳感器9連接數(shù)控裝置10，位移傳感器9下部連接有能夠與鋼軌I接觸的磨料磨損具U。
[0023]一種鐵路鋼軌耐大氣腐蝕合金化裝置的工作方法，包括以下步驟:
[0024]步驟一:通過磨料加工裝置，前端色譜儀2-1采集鋼軌I顏色，光電傳感器3判斷，磨料具4磨掉鋼軌I表面覆蓋的氧化物，后端色譜儀2-2再次采集鋼軌I顏色進(jìn)行確認(rèn)，直至將橙紅色FeooH和青灰色Fe3O4逐級(jí)去除直至顯露白色鋼軌I的鋼光澤，形成無氧化物的鋼軌I表面，為合金化可靠性的前提；
[0025]步驟二:以還原性4作電場(chǎng)介質(zhì)，將防銹合金作電場(chǎng)陽(yáng)極，整合CMT電源70?80/s機(jī)械脈沖，80?60/s電磁脈沖機(jī)能，在軌道電路區(qū)段實(shí)現(xiàn)冷過渡氣體保護(hù)合金化，將防銹合金投射注入進(jìn)無氧化物鋼軌表面，合金化在鋼軌中心線外側(cè)區(qū)域范圍實(shí)施，沿軌面線性遞進(jìn)速度80m/h?110m/h，合金層深小于1mm，寬度5mm?6mm，以寬深比3?7匹配組合工藝參數(shù)；變頻控制機(jī)載裝置在軌距1435+10_的軌道電路區(qū)段自適應(yīng)運(yùn)行，沿鋼軌表層生成冶金結(jié)合耐大氣腐蝕合金；防銹合金為能顯著提高Fe的電極電位的N1、Cr、Cu和Si ；
[0026]步驟三:磨損加工裝置在軌面注入冶金結(jié)合耐大氣腐蝕合金后對(duì)軌面合金層實(shí)施“緊急機(jī)械處理”，在加工軌面精度到0.3mm?0.5mm的同時(shí)，機(jī)械摩擦熱對(duì)軌面合金層緩冷，機(jī)械振動(dòng)松弛合金層內(nèi)應(yīng)力，最終實(shí)現(xiàn)了鐵路鋼軌耐大氣腐蝕合金化的高可靠性。
[0027]本發(fā)明是以金屬表面技術(shù)整治鐵路軌道電路分路不良的鐵路通號(hào)，成體系的工藝裝備在鐵路軌道電路現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地快捷地組合成去氧化物一合金化一可靠性處理的線性遞進(jìn)工程技術(shù)系統(tǒng)；色譜/光電控制磨料裝備加工無氧化物的鋼軌鋼表面，是合金化可靠性的前提和基礎(chǔ)。H2作電場(chǎng)介質(zhì)，N1、Cr、Cu和Si等防銹合金作電場(chǎng)陽(yáng)極，整合雙CMT電源構(gòu)成反極性冷過渡氣體保護(hù)合金化裝置，將N1、Cr、Cu和Si等防銹合金投射注入鋼軌表層。此后，位移/數(shù)字控制磨料磨損裝備對(duì)合金化軌面實(shí)施集軌面精度加工，機(jī)械摩擦熱緩冷，機(jī)械振動(dòng)松弛內(nèi)應(yīng)力為一體的緊急機(jī)械處理，提高軌面合金化層的可靠性，最終實(shí)現(xiàn)鐵路鋼軌的耐大氣腐蝕合金化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鐵路鋼軌耐大氣腐蝕合金化裝置，其特征在于:包括順次連接的磨料加工裝置、注入裝置和磨損加工裝置； 所述磨料加工裝置包括前端色譜儀(2-1)和后端色譜儀(2-2)，前端色譜儀(2-1)和后端色譜儀(2-2)之間連接有光電傳感器(3)，光電傳感器(3)還連接有能夠與鋼軌(I)接觸的研磨具⑷； 所述注入裝置包括雙CMT電源(7)，雙CMT電源(7)連接氫氣罐(6)和變頻控制機(jī)械裝置(8)，變頻控制機(jī)械裝置(8)接地，氫氣罐(6)連接作為電場(chǎng)陽(yáng)極的防銹合金罐(5)，防銹合金罐(5)下部開設(shè)有能夠接觸鋼軌(I)的開口 ； 所述磨損加工裝置包括位移傳感器(9)，位移傳感器(9)連接數(shù)控裝置(10)，位移傳感器(9)下部連接有能夠與鋼軌(I)接觸的磨料磨損具(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵路鋼軌耐大氣腐蝕合金化裝置，其特征在于:所述磨料加工裝置、注入裝置和磨損加工裝置均設(shè)置在能夠在鋼軌(I)上移動(dòng)的底座板上。
3.權(quán)利要求1所述的一種鐵路鋼軌耐大氣腐蝕合金化裝置的工作方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一:通過磨料加工裝置，前端色譜儀(2-1)采集鋼軌(I)顏色，光電傳感器(3)判斷，磨料具(4)磨掉鋼軌(I)表面覆蓋的氧化物，后端色譜儀(2-2)再次采集鋼軌(I)顏色進(jìn)行確認(rèn)，直至將橙紅色FeooH和青灰色Fe3O4逐級(jí)去除直至顯露白色鋼軌(I)的鋼光澤，形成無氧化物的鋼軌(I)表面，為合金化可靠性的前提； 步驟二:以還原性4作電場(chǎng)介質(zhì)，將防銹合金作電場(chǎng)陽(yáng)極，整合CMT電源70?80/s機(jī)械脈沖，80?60/s電磁脈沖機(jī)能，在軌道電路區(qū)段實(shí)現(xiàn)冷過渡氣體保護(hù)合金化，將防銹合金投射注入進(jìn)無氧化物鋼軌表面；變頻控制機(jī)載裝置在軌距1435+lOmm的軌道電路區(qū)段自適應(yīng)運(yùn)行，沿鋼軌表層生成冶金結(jié)合耐大氣腐蝕合金； 步驟三:磨損加工裝置在軌面注入冶金結(jié)合耐大氣腐蝕合金后對(duì)軌面合金層實(shí)施“緊急機(jī)械處理”，在加工軌面精度到0.3mm?0.5mm的同時(shí)，機(jī)械摩擦熱對(duì)軌面合金層緩冷，機(jī)械振動(dòng)松弛合金層內(nèi)應(yīng)力，最終實(shí)現(xiàn)了鐵路鋼軌耐大氣腐蝕合金化的高可靠性。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鐵路鋼軌耐大氣腐蝕合金化裝置的工作方法，其特征在于:所述步驟二中，防銹合金為能顯著提高Fe的電極電位的N1、Cr、Cu和Si。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鐵路鋼軌耐大氣腐蝕合金化裝置的工作方法，其特征在于:所述步驟二中，合金化在鋼軌中心線外側(cè)區(qū)域范圍實(shí)施，沿軌面線性遞進(jìn)速度80m/h?110m/h，合金層深小于1mm，寬度5mm?6mm，以寬深比3?7匹配組合工藝參數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鐵路鋼軌耐大氣腐蝕合金化裝置及工作方法，包括順次連接的磨料加工裝置、注入裝置和磨損加工裝置，本發(fā)明首先通過磨料加工裝置去除鋼軌表面覆蓋的氧化物，再通過注入裝置將防銹合金投射注入進(jìn)無氧化物鋼軌表面，最后磨損加工裝置對(duì)軌面合金層實(shí)施“緊急機(jī)械處理”磨損加工裝置加工軌面精度0.3mm-0.5mm的同時(shí)，對(duì)合金層緩冷、松弛內(nèi)應(yīng)力，軌面溫度低于100℃，實(shí)地通過車輛高速?zèng)_擊碾壓300萬軸合金化層不脫落，軌道電路分路殘壓穩(wěn)定在正常值范圍。
【IPC分類】B23P23-00, B23P15-00
【公開號(hào)】CN104708280
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510082847
【發(fā)明人】鐘建成, 王忠平, 鐘翊銘, 李 真, 葛輝, 鄭列文
【申請(qǐng)人】西安譽(yù)豐通號(hào)科技有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年2月15日